استفاده از MSC-EVs در پیشگیری و درمان  GVHD  

          به علت ظرفیت تعدیل کنندگی ایمنی MSC-EV ها، این وزیکولها می‌توانند سیستم ایمنی فعال را تضعیف کنند و یا از واکنش‌های ایمنی نامطلوب( مانند آنچه در GVHD رخ می‌دهد) جلوگیری کنند.

          در زمینه استفاده از MSC-EV مسائلی هم‌چون منبع سلول‌های مزانشیمی (بافتهای بالغین یا بافت های جنینی)، روش جداسازی و خالص کردن EV ها و تعیین ویژگی‌های آن‌ها، دوز مورد استفاده در شرایط بالینی و ارزیابی کارایی این وزیکول‌ها قبل از استفاده بایستی مورد توجه قرار گیرند. وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی، با انتقالmicroRNA ، mRNA ،lncRNA ، پروتئین، لیپید و سایر ملکول‌های بیواکتیو نقش قابل توجهی در ارتباطات بین سلول‌های MSC و سایر سلول‌ها ایفا می‌کنند..

          در مورد اثربخشی سلول‌های MSC در زمینه پیشگیری و درمان عارضه GVHD گزارشات زیادی وجود دارد؛ با این‌حال، در مورد اثربخشی استفاده از MSC-EV ها در این عارضه گزارش‌ها محدود است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌شود:

          در سال2014، Kordelas و همکارانش طی یک پژوهش نشان دادند که تزریق MSC-EV به یک بیمار مبتلا به GVHD مقاوم به استروئید درمانی، دارای اثر بخشی کافی بوده و یک روش امن است؛ EV ها قبل از استفاده آنالیز شده و وجود مقادیر زیادی IL-10 ، TGFβ و HLA-G در آن‌ها تأیید شد. برای کاهش عوارض احتمالی، وزیکول‌ها به صورت 7 دوز در طول دو هفته به بیمار تزریق شدند. در انتهای فرآیند تزریق EV ها، آزمایشاتIn vitro ، کاهش تولید سایتوکاین‌های التهابی توسط سلول‌های تک هستهای خون محیطی (PBMCs) بیمار را نشان دادند. کاهش فعالیت سلول‌های PBMC در بدن بیمار باعث کاهش سایتوکاین‌های پیش‌التهابی در سرم و بهبود قابل توجه علائم بالینی بیمار شد. انتشار نتایج این پژوهش سبب ادامه پژوهش‌ها با تمرکز بر پیشگیری یا درمان GVHD با استفاده از EV ها شد.

          وزیکول‌های خارج سلولی در پیشگیری از عارضه aGVHD بعد از پیوند سلول‌های بنیادی هماتوپوئیتیک آلوژنیک در یک مدل موشی استفاده شدند؛ برای جلوگیری از مرگ و میر به دنبالaGVHD ، در این مدل حیوانی، وزیکول‌های خارج سلولی بدست آمده از بندناف انسان به‌صورت داخل رگی به موش تزریق شدند. تزریقات در همان روز پیوند و در روز هفتم پس از پیوند انجام و توسعه     aGVHDو بقای موش تحت نظارت قرار گرفت. این موش‌ها نسبت به جمعیت کنترل دارای تعداد کمتری از سلول‌های CD3+ CD8+  سیتوتوکسیک بوده و سطح سرمیIL-2 ، TNFα و INFγ در آن‌ها کاهش یافته بود. این نتایج، بوسیله آزمایشات In vitro نیز، با اندازه‌گیری اثرات ایمنوساپرسیو این وزیکول‌ها بر تکثیر سلول‌های T تحریک شده با میتوژن به تأیید رسید. این پژوهش نشان داد که اثر ایمنوساپرسیو  UC-MSC-EVهای انسانی در پیشگیری از ایجادaGVHD ، عمدتا از طریق سرکوب تکثیر سلول‌های T آلوریاکتیو، مهار ترشح سایتوکاین‌های پیش‌التهابی، تغییر زیرجمعیت‌های سلول‌های T و القای تولید سایتوکاین‌های ضدالتهابی می‌باشد.

          تظاهرات ایمنولوژیک یک موش با عارضهaGVHD ، بعد از تزریق وزیکول‌های خارج سلوی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BM-MSC-EVs) (بدست آمده از مغز استخوان انسان) توسط Fujii و همکارانش ارزیابی و توصیف شد. در این مطالعه، بیان سایتوکاین‌ها، کموکاین‌ها، فاکتورهای رشد، microRNA ها در درون وزیکول‌ها اندازه‌گیری شد. miR-125a-3p در میان 10 microRNA افزایش یافته در درون این وزیکول‌ها، بیشترین افزایش را نشان داد. این مطالعه نشان داد که تعداد و درصد سلول‎های T CD4+ و T CD8+ با فنوتیپ اجرایی کاهش و سلول‌های T بکر افزایش یافته‌اند. به علاوه، موش‌های تحت درمان با این وزیکول‌ها دارای تعداد بیشتری از سلول‌های Treg بودند که منجر به این نتیجه‌گیری شد که تزریق سیستمیک BM-MSC-EV در aGVHD می‌تواند سلول‌های T اجرایی را کاهش و سلول‌های Treg را افزایش دهد.

          اثرات سودمند تزریق MSC-EV در یک مدل موشی با پیوند زنوژنیک نیز نشان داده شده است؛ در این مطالعه، سلول‌های PBMC انسانی به موش اشعه دیده تزریق شده و MSC-EV های مشتق از جنین انسان نیز یک روز بعد از سلول‌هایPBMC ، به‌صورت داخل پریتونئالی به موش تزریق شد. دوزهای بعدی نیز هر سه روز یکبار تا زمان مرگ حیوان یا پایان مطالعه به موش تزریق می‌شدند . نتایج این مطالعه نشان داد که کاهش علائم GVHD و افزایش بقا موش گیرنده در ارتباط با افزایش سلول‌های Treg  در گردش خون موش می‌باشد. در همین راستا این فرضیه بوجود آمد که یک مکانیسم احتمالی در عملکرد این وزیکول‌ها در زمینه تعدیل ایمنی، افزایش سلول‌های T تنظیمی است. به علاوه در این مطالعه مشاهده شد که القای سلول‌های Treg بوسیله اگزوزوم‌ها نیازمند فعال شدن سلول‌های T توسط سلول‌های APC می‌باشد که توسط آزمایشات in vitro و in vivo نشان داده شد.

          اثرات درمانی وزیکول‌های خارج سلولی در یک مدل موشی درگیر cGVHD نیز نشان داده شده است؛ وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان برای شش هفته، یکبار در هفته به موش تزریق شدند. علائم بالینی و آنالیزهای هیستولوژیک همراه با جنبه‌های ایمونولوژیک عارضه cGVHD در موش مورد ارزیابی قرار گرفت. موش‌هایی که با این وزیکول‌ها تحت درمان قرار گرفته بودند میزان بقای طولانی‌تر، همراه با بهبود علائم پوستی، ریوی و کبدی را نشان دادند. در موش‌های دریافت کنندهEVs ، فعالیت سلول‌های T CD4+ و انفیلتراسیون آن‌ها به ریه کاهش یافته بود.

          در یک مطالعهIn vitro ، هم‌کشتی سلول‌های PBMC یک بیمار مبتلا به cGVHD و وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان، مهار سلول‌های Th17 و القای سلول‌های Treg را نشان داد.

          تاکنون تنها یک مطالعه اثر MSC-EV های مشتق از بند ناف را در جهت پیشگیری از GVHD حاد بررسی کرده است. در این مطالعه استفاده از UC-MSC-EV یک جایگزین ایده‌آل در درمان موش‌های مواجه شده با عارضه GVHD پس از پیوند آلوژنیک HSCT بوده است. موش‌های درمان شده با UC-MSC-EV به طرز قابل توجهی دارای تعداد کمتری از لنفوسیت‌های T CD3+ CD8+، سطح سرمی پایین‌ترIL-2 ، TNFα وINFγ ، سطح سرمی بالاتر از IL-10 و هم‌چنین نسبت بالاتری از CD4+/CD8+ بودند. یک مطالعه In vitro نیز نشان داده است که UC-MSC-EV ها می‌توانند پرولیفراسیون القا شده توسط میتوژن در اسپلنوسیت‌ها را مهار نمایند و این اثر آن‌ها وابسته به دوز نیز می‌باشد و قادر است اثراتی مشابه با مطالعات In vivo بر میزان سایتوکاین‌ها داشته باشد .

          به‌طور خلاصه می‌توان گفت که MSC-EV ها همانند سلول‌های MSC می‌توانند با کاهش سلول‌های T فعال، القای سلول‌های T تنظیمی، کاهش سایتوکاین‌های پیش‌التهابی و افزایش سایتوکاین‌های ضدالتهابی در درمان عارضه GVHDمؤثر و کارآمد باشند.

          بافتی که سلول‌های MSC از آن منشأ می‌گیرند ممکن است بر محتوای درون وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از این سلول‌ها اثر بگذارد. EV های مشتق شده از سلول‌های MSC بدست آمده از بافت‌های مختلف ممکن است پتانسیل‌های درمانی متفاوتی برای بیماری‌های مختلف نشان دهند.

          وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان، رایج‌ترین منبع برای سلول‌های MSC است. علاوه بر پتانسیل درمانی این وزیکول‌ها در درمان بیماری‌های مرتبط با استخوان، غضروف، تاندون‌ها و بیماری‌های کلیوی، یکی از کاربردهای آن‌ها در درمان عارضه GVHD است. تزریق سیستمیک hBM-MSC-EVs سبب بقای طولانی‌تر مدل‌های موشی aGVHD و کاهش عوارض پاتولوژیک در بافت‌های مورد هدف این عارضه می‌شود. این اثرات، ناشی از توانایی این وزیکول‌ها در سرکوب سیستم ایمنی می‌باشد. این وزیکول‌ها باعث مهار سلول‌های T CD4+ و CD8+ می‌شوند و علاوه براینکه تمایز سلول‌های T به سمت سلول‌های T اجرایی را متوقف می‌کنند، باعث ایجاد فنوتیپ‌های تنظیمی از این سلول‌ها نیز می‌شوند .

          در چندین مطالعه که به مقایسه وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های MSC بدست آمده از مغز استخوان و بند‌ناف پرداخته‌اند، نشان داده شده است که EV های مشتق از این دو نوع سلولMSC ، از نظر ویژگی‌های فیزیکی و محتوای درونیشان تقریبا یکسان هستند (به ویژه در مورد فاکتور هایی که اعمال ایمنومدولاتوری دارند) با این‌حال، یک تفاوت آشکار بین این دو منبع این است که سلول‌های MSC بدست آمده از بندناف، میزان بیشتری از EV تولید می‌کنند .

          وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های MSC بدست آمده از بافت آدیپوز نیز دارای اثرات مشابه با سایر منابع MSC دارند. با این‌حال، هنگامیکه استخراج EV ها از سایر باقت‌ها با دشواری همراه باشد و یا برای درمان مناسب نباشند، AD-EV  ها جایگزین‌های مناسبی هستند و منابع در دسترستری به شمار می‌آیند.

واحد تضمین کیفیت بانک خون بندناف رویان /

منابع:

•  Amorin B, Alegretti AP, Valim V, Pezzi A, Laureano AM, da Silva MA, et al. Mesenchymal stem cell therapy and acute graft-versus-host disease: a review. Hum Cell. 2014;27(4):137-50.
•  De Luca L, Trino S, Laurenzana I, Lamorte D, Caivano A, Del Vecchio L, et al. Mesenchymal Stem Cell Derived Extracellular Vesicles: A Role in Hematopoietic Transplantation? Int J Mol Sci. 2017;18
•  Yaghoubi Y, Movassaghpour A, Zamani M, Talebi M, Mehdizadeh A, Yousefi M. Human umbilical cord mesenchymal stem cells derived-exosomes in diseases treatment. Life Sci. 2019;233:116733.
•  Börger V, Bremer M, Ferrer-Tur R, Gockeln L, Stambouli O, Becic A, et al. Mesenchymal Stem/Stromal Cell-Derived Extracellular Vesicles and Their Potential as Novel Immunomodulatory Therapeutic Agents. Int J Mol Sci. 2017;18
•  Giebel B, Kordelas L, Börger V. Clinical potential of mesenchymal stem/stromal cell-derived extracellular vesicles. Stem Cell Investig. 2017;4:84.
•  González-González A, García-Sánchez D, Dotta M, Rodríguez-Rey JC, Pérez-Campo FM. Mesenchymal stem cells secretome: The cornerstone of cell-free regenerative medicine. World J Stem Cells. 2020;12(12):1529-52.
•  Naserian S, Leclerc M, Shamdani S, Uzan G. Current Preventions and Treatments of aGVHD: From Pharmacological Prophylaxis to Innovative Therapies. Front Immunol. 2020;11:607030.
•  Godoy JAP, Paiva RMA, Souza AM, Kondo AT, Kutner JM, Okamoto OK. Clinical Translation of Mesenchymal Stromal Cell Therapy for Graft Versus Host Disease. Front Cell Dev Biol. 2019 75255.;
•  Song Y, Lim JY, Lim T, Im KI, Kim N, Nam YS, et al. Human mesenchymal stem cells derived from umbilical cord and bone marrow exert immunomodulatory effects in different mechanisms. World J Stem Cells. 2020;12(9):1032-49.
•  Wang M, Yuan Q, Xie L. Mesenchymal Stem Cell-Based Immunomodulation: Properties and Clinical Application. Stem Cells Int. 2018;2018:3057624.
•  Qi K, Li N, Zhang Z, Melino G. Tissue regeneration: The crosstalk between mesenchymal stem cells and immune response. Cell Immunol 93.-326586;2118 .
• Massa M, Croce S, Campanelli R, Abbà C, Lenta E, Valsecchi C, et al. Clinical Applications of Mesenchymal Stem/Stromal Cell Derived Extracellular Vesicles: Therapeutic Potential of an Acellular Product. Diagnostics (Basel). 2020;10
•  Dabrowska S, Andrzejewska A, Janowski M, Lukomska B. Immunomodulatory and Regenerative Effects of Mesenchymal Stem Cells and Extracellular Vesicles: Therapeutic Outlook for Inflammatory and Degenerative Diseases. Front Immunol. 2020;11:591065.